DE2451716C3 - Kurbelantrieb fur Pressen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kurbelantrieb für Pressen, insbesondere Gesenkschmiedepressen, Kaltpressen usw, der einen Motor, welcher mit einem Schwungrad verbunden ist, das auf der Kurbelwelle gelagert ist, und eine Schaltkupplung enthält, welche das Schwungrad mit der Kurbelwelle verbindet.

Nachteilig ist bei den bekannten Ausbildungen dieser Art die stark unterschiedliche Leistungsentnahme vom Antriebsmotor sowie die möglichen Überlastungen der Antriebsglieder. Dadurch, daß im Schwungrad vor Beginn des Arbeitsgangs eine kinetische Energie gespeichert ist, die die zur Ausführung der Verformungsarbeit benötigte Energie um ein mehrfaches, üblicherweise um das drei- bis zehnfache übertrifft, kann die überschüssige Energie in Verformung der Maschinenteile umgesetzt werden, wodurch die bekannten Pressen anfällig gegen Überbeanspruchungen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kurbelpressenantrieb zu schaffen, der sicher vor Überlastungen ist. Beim Antrieb nach Anspruch 2 kommt hinzu, einen gleichmäßigen Betrieb der Antriebselemente und des Antriebsmotors zu ermöglichen.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Schwungrad auf eine solche Schwungmasse begrenzt ist, daß die während seiner Beschleunigung auf die Leerlauf-Ausgangsdrehzahl angesammelte kinetische Energie während einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle unter voller Nennlast der Presse im wesentlichen vollkommen aufgebraucht wird.

An sich ist dieses Prinzip bei Spindelpressen bekannt. Diese Pressen haben jedoch insofern bekanntlich eine andere Funktionsweise, als die untere Endstellung des Stößels nicht fixiert ist ähnlich wie bei einem Schmiedehammer und die Anzahl der Schwungradbzw. Spindelumdrehungen vor Beginn des Arbei'sgangs groß sein kann.

Bei einem Antrieb durch einen Hydraulikmotor reicht die vorstehend umrissene Lehre völlig zur Erlangung der erfindungsgemäß erreichbaren Vorteile aus, da ein solcher Motor unempfindlich gegen ein völliges Abbremsen durch den Arbeitsvorgang ist.

Wenn das beim Ausführen des Arbeitsgangs seine kinetische Energie abgebende Schwungrad aufgrund seiner begrenzten Schwungmasse nicht mehr Energie gespeichert haben kann, als die Presse maximal belastbar ist, so können keine Schäden durch Überlastungen auftreten. Dadurch ist insbesondere auch das Festklemmen der Preise vermieden, weiches auftreten kann, wenn sich eine mehrfache Überlastung der Presse aufgrund eines entsprechenden Energievorrats der Schwungscheibe in elastische Verformungen der Pressenbauteile umsetzt.

insbesondere beim Antrieb der Presse durch einen Elektromotor ist es zweckmäßig, wenn Bedingungen geschaffen werden, die eine möglichst kontinuierliche Entnahme der Wellenleistung vom Motor gestatten.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieses Problems unter Aufrechterhaltung des Merkmals der reduzierten Schwungmasse ein zweites Schwungrad vorgesehen, welches ebenfalls auf der Kurbelwelle gelagert ist, jedoch eine geringere Schwungmasse als das erste aufweist, wobei die Schallkupplung derart als an sich bekannte Zweistellungskupplung ausgebildet ist, daß in der einen Stellung die beiden Schwungräder aneinander gekuppelt sind, diese die Kurbelwelle aber nicht antreiben, wahrend in der zweiten Stellung die beiden Schwungräder voneinander gelöst sind und das zweite Schwungrad mit der Kurbelwelle gekuppelt ist.

Bei dieser Lösung erfüllt das zweite Schwungrad die Grundbedingung, daß sein Trägheitsmoment nicht größer ist, als im Laufe eines Arbeitshubs unter voller Nennlast der Presse beim Ausgehen von der Leerlaufs-Ausgangsdrehzahl ohne Pressenüberlastung durch den Arbeitsvorgang abgebremst werden kann, während das Schwungrad großer Schwungmasse als Energiespeicher dient und eine gleichmäßige Leistungsentnahme vom Antriebsmotor gewährleistet.

Es ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 15 77 222 eine Schwungrad-Spindelpresse bekannt, bei der zwei Schwungräder vorgesehen sind, deren eines ständig mit dem Antriebsmotor verbunden ist und von dem ein weiteres, ständig mit der Spindel verbundenes Schwungrad vor Ausführung des Arbeitshubs beschleunigt werden kann. Diese Ausbildung wäre bei Kurbelpressen schon deswegen nicht zu verwenden, weil sie nur dann funktionsfähig ist, wenn zur Beschleunigung des Arbeitsorgans vor Ausführung des Arbeitshubs eine Vielzahl von Umdrehungen zur Verfügung steht. Außerdem ist die Entkopplung der beiden Schwungräder bei der bekannten Ausbildung während der Ausführung des Arbeitshubs recht kompliziert, nämlich durch Erzeugung eines Luftkissens zwischen beiden, so daß insgesamt diese bekannte Ausbildung nicht auf Kurbelpressen übertragbar wäre. Es liegen auch keine Gründe und Anzeichen dafür vor,

daß man überhaupt an eine Übertragung gedacht hätte.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das kinematische Schema eines Kurbelpressenantriebs mit zwei Schwungrädern gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen axialen Schnitt durch die Kupplung,

Fig.3 das kinematische Schema eines Antriebs mit Hydraulikmotor.

Der Kurbelpressenantrieb hat einen asynchronen Elektromotor 1, welcher über eine Riemenscheibe 2 durch einen Riementrieb 2' mit einem Schwungrad 3 großer Schwungmasse, das auf einem Ende einer Kurbelwelle 4 aufgesetzt ist, verbunden ist. Koaxial mit dem Schwungrad 3 auf der Welle 4 ist erfindungsgemäß ein zweites Schwungrad 5 angeordnet, welches über eine Schaltkupplung 6 entweder mit dem Schwungrad 3 oder mit der Kurbelwelle 4 verbunden sein kann.

Die Abmessungen des Schwungrads 3 werden wie bisher unter Berücksichtigung des zulässigen Schlupfes des Motors I und der erforderlichen Pressenleistung bestimmt; sie hängen auch vom Typ und der Konstruktion der Presse ab. Ausgehend davon, daß die verwendeten elektrischen Serienmotore mit einem Höchstschlupf von 20% arbeiten können, wird die Schwungmasse des Schwungrads 3 beispielsweise für Gesenkschmiedepressen zwei- bis dreimal größer als die des Schwungrads 5 gewählt.

Auf dem anderen Ende der Kurbelwelle 4 ist in bekannter Weise eine Bremse 7 aufgesetzt. Die Kurbelwelle 4 ist mittels eines Pleuels 8 mit einem Stößel 9 verbunden Anstelle eines Kurbeltriebs, der durch die Kurbelwelle 4, den Pleuel 8 und den Stößel 9 gebildet wird, kann ein beliebiges bekanntes Getriebe zum Umwandeln der Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung, z. B. ein Kurbelschleifentrieb oder ein Kurbelkniehebeltrieb verwendet werden.

Die Schaltkupplung 6 ist durch Druckluft betätigt. F i g. 2 zeigt ihre Konstruktion.

Das Schwungrad 3 großer Schwungmasse ist starr mit einer Schlitznabe 10 verbunden, in deren Schlitze 11 die Treibscheiben 12 der Kupplung 6 eingreifen.

Die angetriebenen Scheiben 13 der Kupplung 6 sind mittels Schlitzen 14 mit dem Schwungrad 5 verbunden. Ein Druckluftzylinder 15 kann bis zum Anschlag in einen Ring i6 verschoben werden, wobei der letztere auf Schrauben 17 aufgesetzt ist, welche das zweite Schwungrad 5 und den Druckluf!zylinder 15 verbinden. Zwischen dem Ring 16 und dem Druckluftzylinder 15 sind Federn 18 eingelegt. Der Druckiuftzylinder 15 ist an einer Nabe 19 befestigt. Ein ringförmiger Kolben 20 des Druckluftzylinders 15 kann sich in Axialrichtung verschieben. Der Kolben 20 und die Nabe 19 sind durch Schrauben 21 mit einer Scheibe 22 verbunden. Zwischen der Scheibe 22 und der Nabe 19 sind Federn 23 eingelegt, welche den Kolben 20 an die Nabe 19 anpressen. Eine auf der Kurbelwelle 4 aufgesetzte Schlitznabe 24 ist mittels Schlitzen 25 mit den angetriebenen Scheiben 26 der Kupplung 6 verbunden. Treibscheiben 27 der Kupplung 6 sind mittels Schlitzen 28 mit dem Schwungrad 5 verbunden. Zum Zuleiten von Druckluft in den Druckluftzylinder 15 dient ein Luftzuleitungskopf 29.

Der Antrieb arbeitst folgendermaßen: Beim Einschalten des Elektromotors 1 wird dessen Drehbewegung über den Riementrieb 2' auf das Schwungrad 3 übertragen. Im Leerlauf verbindet die Kupplung 6 die

Schwungräder 3 und 5 miteinander, wobei das Schwungrad 5 von der Kurbelwelle 4 getrennt ist. In dieser Stellung der Kuppmng 6 wird der Druckluftzylinder 15 durch die Federn 18 über die Treibscheiben 12 und die angetriebenen Scheiben 13 an das Schwungrad 5 angepreßt. Der Kolben 20 des Druckluftzylinders 15 wird durch die Federn 23 von den Treibscheiben 27, den angetriebenen Scheiben 26 und vom Schwungrad 5 fortgeschoben.

Vor Beginn des Arbeitshubs des Stößels 9 wird Druckluft über den Kopf 29 dem Hohlraum des Druckluftzylinders 15 zugeführt. Durch die Druckluft wird der Kolben 20 des Druckluftzylinders 15 in Axialrichtung verschoben, welcher die Treibscheiben 27 und die angetriebenen Scheiben 26 an das Schwungrad 5 andrückt.

Gleichzeitig hiermit wird der Druckluftzylinder 15 in der Richtung verschoben, welche der Verschiebung des Kolbens 20 entgegengesetzt ist, und es werden die Treibscheiben 12 und die angetrieli.-nen Scheiben 13 vom Schwungrad 5 fortgeschoben. Die federn 18 und 23 werden zusammengedrückt. Über die Nabe 24 werden die angetriebenen Scheiben 26 mit der Kurbelwelle 4 verbunden und verbinden mit ihr das Schwungrad 5. Gleichzeitig hiermit werden die Schwungräder 3 und 5 voneinander getrennt. Der Stößel 9 führt einen technologischen Arbeitsgang aus.

Nach dem Arbeitshub des Stößels 9 wird die Druckluft aus dem Druckluftzylinder 15 herausgelassen. Die Federn 18 pressen den Druckluftzylinder 15, die Treibscheiben 12 und die angetriebenen Scheiben 13 an das Schwungrad 5 an. Gleichzeitig hiermit schieben die Federn 23 den Kolben 20, die Treibscheiben 27 und die angetriebenen Scheiben 26 vom Schwungrad 5 fort. Die Schwungräder 5 und 3 werden miteinander verbunden, und das Schwungrad 5 wird von der Kurbelwelle 4 getrennt.

Die beiden Schwungräder 3 und 5 werden beschleunigt und sammeln dabei kinetische Energie an.

Die Federn 18 und 23 sind so gewählt, daß beim Zufuhren von Luft zum Druckluftzylinder 15 zuerst der Druckluftzylinder 15 sowie die Scheiben 12 und 13 vom Schwungrad 5 fortgeschoben und dann der Kolben 20 und die Scheiben 26,17 an das Schwungrad 5 angepreßt werden. Nach dem Herauslassen von Luft aus dem Druckluftzylinder werden zuerst der Kolben 20 und die Scheiben 26, 27 vom Schwungrad 5 fortgeschoben, und dann werden der Druckluftzylinder 15 und die Scheiben 12,13 an das Schwungrad 5 angepreßt. Die übriggebliebene, unverbrauchte kinetische Energie in der Kurbelwelle 4 und den starr mit ihr verbundenen Teilen der Antriebskonstruktion wird durch die Bremse 7 vernichtet

In Fig.3 ist ein Kurbelpressenantrieb mit einem Hydraulik-Antriebsmotor 30 gezeigt. Auch hier sitzt auf dem einen Ende der Kurbelwelle 4 eine Bremse 7. Die Kurbelwelle 4 ist über das Pleuel 8 mit dem Stößel 9 verbunden. Schwungrad 33 ist mit der Kurbelwelle 4 über eine Schaltkupplung34 verbunden.

Beim Einschalten des Hydraulikmotors 30 wird seine Drehbewegung über ein Zahnrad 31 auf das Schwungrad 33 übertragen. Bei Leerlauf des Schwungrads 33, d. h. vor dem Beginn des Arbeitshubs des Stößels 9, ist die Kupplung 34 ausgeschaltet und trennt das Schwungrad 33 von der Kurbelwelle 4. Beim Einschalten der Kupplung 34 wird das Schwungrad 33 mit der Kurbelwelle 4 verbunden, welche bei ihrer Drehung den Stößel 9 verschiebt. Während des Arbeitshubs des

Stößels 9 verausgabt das Schwungrad 33 die während seiner Beschleunigung angesammelte Energie. Hierbei wird die Drehzahl des Hydraulikmotors 30 und des Schwungrads 33 auf einen bedeutend niedrigeren Wert vermindert.
Am Ende des Arbeitshubs des Stößels 9 trennt die

(ι

Kupplung 34 das Schwungrad 33 von der Kurbelwelle 4, und die Beschleunigung des Schwungrads 33 beginnt von neuem. Die während des Arbeitshubs des Stößels 9 nicht ausgenutzte kinetische Energie der Kurbelwelle 4 und der starr mit ihr verbundenen Teile wird durch die Bremse 7 aufgezehrt.

Hierzu 2 I31att Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kurbelantrieb für Pressen, insbesondere Gesenkschmiedepressen, Kaltpressen usw., der einen Motor, welcher mit einem Schwungrad verbunden ist, das auf der Kurbelwelle gelagert ist, und eine Schaltkupplung enthält, welche das Schwungrad mit der Kurbelwelle verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (5, 33) auf eine solche Schwungmasse begrenzt ist, daß die während ι ■ seiner Beschleunigung auf die Leerlauf-Ausgangsdrehzahl angesammelte kinetische Energie während einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle (4) unter voller Nennlast der Presse im wesentlichen vollkommen aufgebraucht wird. ι

2. Kurbelantrieb für Pressen, insbesondere Gesenkschmiedepressen, Kaltpressen usw., mit einem Motor, der ein auf der Kurbelwelle gelagertes Schwungrad großer Schwungmasse dauernd antreibt, mit «ner Schaltkupplung zur Verbindung der .:< Kurbelwelle mil dem Anirieb und mil einer Bremse zum Anhalten der Kurbelwelle nach ihrer Entkupplung, gekennzeichnet durch ein zweites Schwungrad (5), welches ebenfalls auf der Kurbelwelle (4) gelagert ist, jedoch eine geringere Schwungmasse -·- als das erste (3) aufweist, und daß die Schaltkupplung (6) derart als an sich bekannte Zweistellungskupplung ausgebildet ist, daß in der einen Stellung die beiden Schwungräder (3, 5) aneinander gekuppelt sind, diese die Kurbelwelle (4) aber nicht antreiben, <· während in der zweiten Stellung die beiden Schwungräder voneinander pdöst sind und das zweite Schwungrad (S) mit der Kurbelwelle (4) gekuppelt ist.